Como dimensionar um sistema off-grid? Entenda o passo a passo!

Pensar em como dimensionar um sistema off grid pode ser uma solução poderosa para quem busca independência energética, especialmente em áreas remotas ou em situações onde a conexão à rede elétrica pública não é viável. 

Dimensionar corretamente esse tipo de sistema é muito importante para garantir sua eficiência, sustentabilidade e economia a longo prazo. Neste guia, você aprenderá como dimensionar um sistema off-grid a partir de um passo a passo que preparamos aqui para o blog da Moura, considerando desde o consumo de energia até a escolha das baterias e o impacto de fatores climáticos.

Continue conosco e confira!

O que é um sistema off-grid?

Também conhecido como sistema isolado, o sistema off-grid é uma configuração de geração de energia solar que opera independentemente da rede elétrica pública. Seus componentes, juntos, fornecem energia para uma residência ou instalação de empresa fora da malha de distribuição — e daí é que vem o nome “off-grid”—, garantindo total autonomia.

Os seus principais componentes incluem:

• Painéis solares: Captam a energia solar e a convertem em eletricidade.
• Controlador de carga: Regula a quantidade de energia que vai para as baterias.
• Baterias: Armazenam a energia para uso durante períodos sem luz solar.
• Inversor de frequência: Converte a energia armazenada em corrente contínua (CC) para corrente alternada (CA)  — que é o tipo de energia que precisa chegar até as tomadas.
• Quadro de distribuição: Distribui a eletricidade para os aparelhos e sistemas elétricos da instalação.

Passo a passo de como dimensionar um Sistema Off-Grid 

Passo 1: Avaliação do consumo de energia para o sistema

O primeiro passo para dimensionar um sistema off-grid é avaliar o consumo de energia da sua residência ou instalação comercial. Isso envolve listar todos os aparelhos elétricos, suas potências (em watts) e o tempo médio diário de uso.

Confira o exemplo de tabela a seguir:

Aparelho	Potência (W)	Horas por dia	Consumo Diário (Wh)
Geladeira	150	24	3.600
Lâmpadas (10x10W)	100	5	500
Televisão	100	4	400
Computador	200	3	600
Outros	250	3	750
Total	5.850 Wh

Passo 2: Determinação da capacidade de armazenamento necessária 

Com o consumo diário total em mãos, o próximo passo é determinar a quantidade de energia que precisa ser armazenada nas baterias. O cálculo da capacidade de armazenamento deve considerar, como uma recomendação inicial, um período de autonomia de pelo menos 2 dias, por conta da insolação variada em diferentes estações do ano.

Vamos considerar que precisamos de dois dias inteiros de autonomia. Para isso temos o exemplo:

• Consumo diário total: 5.850 Wh
• Período de autonomia: 2 dias

Nos sistemas off grid, precisamos considerar um fator de correção do consumo. Para você entender de maneira mais simples, como o inversor não possui uma eficiência de 100%, é necessária uma quantidade de energia maior na sua entrada para poder fornecer a energia que as cargas vão precisar na saída. 

A eficiência do inversor é informada no datasheet, vamos ser um pouco conservadores e considerar aqui uma eficiência de 90% ou 0,90. Desta forma, basta dividir o consumo de 15.850 Wh por 0,90 e teremos um consumo corrigido de aproximadamente 6.500 Wh por dia.

Passo 3: Escolha do tipo de bateria 

Escolher o tipo de bateria adequado é essencial para garantir o desempenho do sistema. As baterias de chumbo-ácido e as de íon de lítio são as mais comuns.

• Baterias de chumbo-ácido: Normalmente representam um custo inicial de implementação mais acessível, mas com menor densidade de energia quando comparadas com às de lítio e uma vida útil de cerca de 5 anos.
• Baterias de Íon de Lítio: O custo inicial é um pouco maior, porém contem com maior densidade de energia vida útil mais longa — sendo de cerca de 10 a 15 anos.

Passo 4: Consideração da profundidade de descarga (DoD) 

A profundidade de descarga (DoD) é a medida que nos indica a porcentagem de energia limite que pode ser utilizada sem comprometer a vida útil da bateria. Diferentes tipos de baterias têm diferentes DoDs recomendadas.

• Baterias de eletrólito livre: DoD de 30%
• Baterias de Íon de Lítio: DoD de 80-90%

Passo 5: Cálculo da capacidade e número de baterias necessárias

Para calcular a capacidade mínima do banco de baterias podemos utilizar a fórmula logo abaixo. Agora temos que definir cada um desses parâmetros. O primeiro parâmetro é o consumo diário, que é o que calculamos anteriormente de 6.500 Wh. O segundo é o fator de envelhecimento. É recomendado utilizar uma profundidade de descarga diária de no máximo 30%.

Fórmula:

Capacidade C20 = Ed × Kt ×  Qd /  Kp × Kc × Vcc 

• Ed : É o consumo diário corrigido = Wh;
• Kt: Fator de correção da Capacidade com a temperatura 25°C;
• Qd : Quantidade de dias sem irradiação suficiente para se gerar energia através do Arranjo FV;
• Kp: Máxima profundidade de descarga permitida para a bateria (DOD_max);
• Kc: Eficiência Coulômbica da bateria quando em carga;
• Vcc: Tensão Nominal do banco de Baterias.

Capacidade C20 = 6.500 × 1 × 2 /  0,30 × 0,90 × 24

Capacidade C20 = 2.006 Ah

Concluindo o nosso exemplo, teremos aqui:

A capacidade mínima do banco de baterias será de aproximadamente 2.006Ah. Com esse valor definido, agora podemos partir para o quarto passo, que é calcular o número de baterias em paralelo e número de baterias em série.

Então, se a maior bateria da linha solar tem 220Ah de energia armazenada em C20 e eu preciso de 2.006Ah, basta dividir a capacidade mínima do banco de baterias, pela capacidade de cada bateria:

Número de baterias em paralelo = 2006/220 = 9,1

Agora, em relação ao número de baterias em série, como o banco de baterias é de 24V e cada bateria tem uma tensão nominal de 12V, para saber quantas baterias preciso ligar em série, já que a ligação em série soma a tensão, basta dividir 24V por 12V, ou seja, eu preciso de 2 baterias de 12V ligadas em série para ter 24V.

Sendo assim, podemos definir o número total de baterias para esse sistema. Como precisamos de 9 baterias em paralelo e 2 em série, teremos então um total de 18 baterias para esse projeto, pois basta multiplicar o número de baterias em série pelo número de baterias em paralelo.

Fatores climáticos e hábitos de consumo

Fatores climáticos, como a quantidade de sol disponível ao longo do ano, influenciam diretamente o dimensionamento do sistema off-grid. Regiões com menos sol exigem sistemas com maior capacidade de armazenamento e painéis adicionais para compensar a menor geração de energia.

E claro, além desses fatores, os hábitos de consumo de energia também devem ser considerados. Se o consumo de energia varia significativamente ao longo do dia ou de acordo com a estação, o sistema deve ser dimensionado para atender a esses picos sem comprometer a eficiência — como, por exemplo, adicionando uma margem de folga no primeiro passo ou considerar picos de consumo.

Benefícios de um sistema off-grid bem dimensionado

Dimensionar um sistema off-grid requer um planejamento cuidadoso e, muitas vezes, a consulta com profissionais especializados. Um dimensionamento inadequado pode resultar em falta de energia durante períodos críticos ou em um investimento excessivo em armazenamento desnecessário.

Quando bem dimensionado, um sistema off-grid oferece:

• Autonomia energética;
• Segurança evitando falhas de rede;
• Sustentabilidade ambiental;
• Economia a longo prazo.

Conte com a Moura para a segurança das baterias da sua instalação!

Dimensionar um sistema off-grid é um processo que requer atenção aos detalhes, desde a avaliação do consumo de energia até a escolha das baterias adequadas. Com o planejamento certo, é possível garantir que seu sistema seja eficiente, econômico e sustentável.

Com a Moura, você conta com um portfólio completo de baterias desenvolvidas especificamente para sistemas fotovoltaicos, com técnicos capacitados para realizar o dimensionamento e fornecer orientações para o seu sistema, garantindo sua eficiência e longevidade. 

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